提高煤礦井巷快速掘進技術應用效能探討

劉勝宇

摘要：煤礦井巷生產作業條件非常艱苦，各種安全隱患的威脅時時刻刻都有，屬于能源領域中典型的高危行業。煤礦井巷地質條件復雜，受通風、瓦斯、火災、煤粉塵等不利因素的制約，要提高生產效率并不是一件容易的事情。近年來科技水平的進步，讓快速掘進技術在煤礦井巷生產作業中得到了普遍應用，在提高生產效率方面發揮了積極作用，但也暴露出了一些不足之處。

關鍵詞：煤礦井巷;快速掘進技術;應用

1煤巷快速掘進的影響因素

1.1巷道環境條件

巷道環境條件是影響煤巷掘進效率和安全的基本因素。這一因素對巷道開挖施工影響最直接、最強烈。當巷道巖層硬度較高時，巷道掘進難度增大，掘進設備的磨損在整個掘進施工中更加明顯，嚴重影響煤巷掘進的效率和質量。值得注意的是，在巷道施工中還存在一些滲水、瓦斯積聚的問題。這些實際巷道環境直接影響著煤巷掘進的安全。

1.2隧道設備性能

在巷道掘進施工中，掘進設備的性能會影響巷道掘進速度，是影響巷道掘進的主要因素。與發達國家相比，我國礦山企業巷道掘進設備的應用還不夠先進。以重型懸臂式掘進機為例，我國在該設備的研發方面缺乏自主技術，嚴重制約了掘進設備的更新換代，影響了巷道掘進效率。

1.3開挖支護技術

采礦本身屬于高風險行業，支護技術的應用直接關系到采礦過程的安全。新時期，我國對工業安全生產提出了更高的要求。在煤巷掘進中，科學合理地進行煤巷掘進施工是十分必要的。但是，結合煤巷掘進的現狀，我國礦山企業在煤巷掘進中的支護技術應用滯后，使得巷道支護速度遠遠落后于煤巷掘進速度。另外，需要注意的是，許多煤巷開挖支護是根據經驗完成的，導致支護錨桿鉆孔、偏位等問題，影響整體支護質量。

2煤礦井巷快速掘進技術應用措施

2.1加強井巷地質預測

煤礦井巷地質環境復雜，而且每個井巷的復雜情況還各不相同，比如斷層、構造帶等。如果對這些情況不能較為全面、準確的掌握，不僅快速掘進技術的優勢得不到發揮，甚至可能威脅到礦山的安全生產和礦工的生命健康。所以，為了保證快速掘進技術的正常應用，必須要先做好井巷地質預測工作，提升預測科學水平，為應用快速掘進技術掃平道路。比如利用巷探、鉆探、三維物探等技術對井巷斷層、構造帶進行信息探測，能降低地質因素對快速掘進技術的不利影響。

2.2掘進機工作參數優化

選擇綜合性能較突出的掘進機，能切實提升煤巷的掘進速度，保證煤礦企業經濟效益。在掘進機選擇中，不僅要考慮礦井的地質條件，而且需對施工環境進行有效分析，以此來確定掘進的種類。譬如，在新時期可選擇全斷面巖石掘進機進行施工。當煤巷巷道圍巖的硬度超過80MPa時，若采用傳統的懸臂式掘進機，其施工掘進基本上是“0”進尺，而且截齒消耗嚴重，但當采用全斷面巖石掘進機時，能實現200MPa巖石地層的快速掘進，掘進速度較快。在巷道掘進施工中，還需要結合具體的工況，對掘進機的開機率、掘進速度等參數進行控制，以此來延長掘進機的有效工作時間。

值得注意的是，設備的匹配程度對于煤巷掘進效率、安全性具有較強的制約作用。在掘進機工作參數優化中，還需要提升設備之間的匹配程度。現階段，煤巷掘進中需要匹配的設備系統較多，應從掘進、支護和運輸三個環節開展設備的匹配度管理，實現煤礦巷道作業的最優控制。

2.3靈活運用掘進技術

煤礦井巷快速掘進設備有別于常規掘進設備之處，除了設備本身所具有的技術性能指標優勢之外，對能否將掘進技術與井巷地質條件貼合應用也有極高的要求。通常來說，技術性能指標越高的掘進設備，對作業條件與技術應用配合度的要求往往也越苛刻。快速掘進設備的關鍵優勢在“快速”上。因此，要想讓它的優勢得到有效發揮，就必須要結合井巷具體地質條件的特殊性，采取靈活的技術應用手段，這樣才能體現設備性能的最佳優勢。比如在地質條件良好的作業環境中，可以采取中間進道、四周片幫的方式來促進掘進效率的提高;而對于工作面頂板則應采取分次分割技術來控制空頂時間，這樣更有利于井巷作業的安全。總之，在具體掘進作業中只要能夠結合井巷地形地貌特征，采取差異性的進道方式，就可以較好地提升掘進設備工作效率，并提高設備的使用壽命。

2.4掘錨一體化技術

落煤、裝煤以及支護是煤巷掘進工序的三個主要環節[4]。當使用不同設備時，煤礦掘進設備的開機率會受到影響，同時受設備配套性因素的影響，設備的掘進速度會受到較大阻礙。基于此，應重視掘錨一體化技術的規范應用。在掘錨一體化下，應通過引入掘錨機來解決工序之間的影響作用，提升掘進的速度。值得注意的是，現階段我國在掘錨機生產中尚顯不足，但國外引入的掘錨機與國內礦井生產設計存在一定差異，故而還需進行掘錨一體化技術的深入研究，尤其是要重視掘錨機的研究和生產。

2.5優化升級運輸系統

運輸系統是保證煤礦生產經營效益的重要渠道。高效、穩定、安全的運輸系統是保證快速掘進技術的重要環節。如果交通系統緩慢、落后、擁擠、缺乏安全性，那么快車道駕駛技術在道路上的應用就不能形成良好的閉環。例如，在傳統的道路運輸方式中，主要使用絞車和扒手裝載機。如果是常規開挖作業，這種運輸方式仍然可以保持有效運行，但如果是快速開挖作業，這種運輸方式將暴露效率不足的缺陷。因此，為了實現快速掘進技術的良好應用，必須對原有的運輸系統進行優化、升級和改造。例如，改進后的帶式輸送機的輸送能力已大大提高。技術先進，自動化水平也較高，結構簡單，穩定性強，易于維護、保養、檢修和測試。產量比和性價比都有了很大的提高。

2.6改進支持技術管理

中國的煤礦開采通常以地下作業為主。受地質構造條件限制，符合露天開采的礦山很少。為了完成大型地下采煤作業，大量的巷道開挖是必不可少的施工工序。為了保證巷道掘進的安全，保證采出的煤炭能夠快速運輸到地面，必須對巷道進行支護。完善的巷道支護技術一方面可以保持巷道的通暢和圍巖的穩定;另一方面，它還可以減緩和減少圍巖的移動，確保巷道斷面不會因外力擠壓而變小，防止散落或損壞的圍巖坍塌。由此可見，要實現快速掘進技術的生產運營，必須加強巷道支護技術管理，提高巷道支護技術水平，確保巷道支護技術能夠滿足快速掘進技術的生產運營需要。例如，合理的錨桿支護技術管理可以有效地保證巷道支護性能的穩定和運輸安全，促進巷道支護技術與快速掘進技術的合理銜接，促進快速掘進生產目標的實現。

結論

煤巷高效快速掘進對于提升煤礦企業生產效益具有深刻影響。新時期，煤礦企業生產人員只有充分認識到煤巷掘進的影響因素，然后基于當前煤巷掘進技術，進行掘進、支護和運輸技術的系統優化，并深化優化后的技術在項目實踐中的應用，這樣才能真正提升煤巷高效快速掘進技術應用水平，保證煤礦生產效率與安全，并促進整個采礦行業的持續、穩定發展。

參考文獻：

[1]任士鵬，孫勇，孫為民.煤礦巷道快速掘進頂板支護技術的分析[J].價值工程，2020，39（5）：149-150.

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[4]王樹斌.淺析煤礦開采工藝及巷道快速掘進的措施[J].中國科技投資，2019（12）：127.